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第1章 概论 1

1.1 引言 1

1.2 航天系统 2

1.3 航天测控系统 4

1.3.1 测控系统分类 4

1.3.2 航天测控系统的功能与组成 5

1.3.3 航天测控网 7

1.4 航天测控技术的发展历程与发展趋势 9

1.4.1 航天测控技术发展历程 9

1.4.2 航天测控技术发展趋势 10

思考题 12

第2章 航天测控基础 13

2.1 近地空间环境 13

2.1.1 大气层结构 13

2.1.2 电离层 14

2.1.3 太阳电磁辐射 14

2.1.4 带电粒子辐射 15

2.2 航天器运行轨道 16

2.2.1 常用天文术语 17

2.2.2 导弹飞行弹道 18

2.2.3 卫星轨道 19

2.3 空间坐标系统与时间系统 21

2.3.1 常用坐标系 22

2.3.2 坐标系转换 23

2.3.3 时间系统 24

2.4 空间定位几何 25

2.4.1 空间位置参量的几何意义 25

2.4.2 常用定轨方法 27

思考题 29

第3章 测控信号的调制与解调 30

3.1 引言 30

3.2 常用测控基带信号 31

3.3 信号调制 34

3.3.1 基带信号对载波的调制 34

3.3.2 N个正弦与M个方波副载波对载波的调角信号 36

3.3.3 调角信号的带宽 39

3.3.4 数字信号对副载波的调制 40

3.4 锁相接收机 43

3.4.1 锁相接收机中的载波跟踪环 43

3.4.2 信号调制对载波跟踪环的影响 51

3.4.3 锁相接收机主要技术指标 53

3.5 信号的相干解调 56

3.5.1 相干接收与相干解调的概念 56

3.5.2 调相信号的相干解调 57

3.5.3 调频信号的相干解调 61

3.5.4 数字信号对副载波调相信号的解调 64

附录3.1 随机脉冲序列的功率谱公式推导 68

附录3.2 ASK信号的功率谱密度 71

附录3.3 公式（3.95）推导 73

附录3.4 关于cosθs（t）的计算 74

思考题 75

第4章 航天外测系统 76

4.1 航天测速 76

4.1.1 多普勒测速 76

4.1.2 双频测速技术 81

4.2 测距原理 82

4.3 侧音测距 84

4.3.1 侧音测距原理及测距精度 84

4.3.2 准最优距离估计器 86

4.4 伪码测距 87

4.4.1 伪码的基本概念及其性质 87

4.4.2 m序列 92

4.4.3 复合伪随机码 101

4.4.4 伪码（PN）距离跟踪接收机 111

4.5 角度测量 117

4.5.1 圆锥扫描雷达测角原理 118

4.5.2 单脉冲雷达测角原理 118

附录4.1 特征多项式与序列周期的关系 122

思考题 125

第5章 航天遥测系统 127

5.1 遥测系统概述 127

5.1.1 遥测系统作用 127

5.1.2 遥测系统组成和基本工作原理 128

5.1.3 遥测系统的发展 128

5.2 遥测信号调制基本理论 129

5.2.1 脉冲调制 130

5.2.2 基本数字调制 132

5.3 信道编码与扩频调制 134

5.3.1 信道编码 134

5.3.2 扩频调制 137

5.4 多路复用体制与常用遥测系统 138

5.4.1 多路复用体制 138

5.4.2 几种典型的遥测系统 139

5.5 PCM-PSK遥测系统 141

5.5.1 系统的组成和工作原理 141

5.5.2 PCM系统同步技术 144

5.6 分包遥测 148

5.6.1 分包遥测概念 149

5.6.2 源包与传输帧结构 150

思考题 152

第6章 航天遥控系统 153

6.1 遥控系统概述 153

6.2 遥控系统的组成和工作原理 154

6.2.1 遥控系统的组成 154

6.2.2 遥控系统工作原理 155

6.3 差错控制技术 156

6.3.1 差错控制机制 156

6.3.2 纠错码与检错码 157

6.4 遥控数据保护 158

6.4.1 数据加密 158

6.4.2 加密认证 159

6.4.3 PCM遥控数据的格式 159

6.5 遥控系统主要技术指标 160

6.6 分包遥控 161

6.6.1 数据管理业务 162

6.6.2 数据路由业务 164

6.6.3 信道业务 166

6.6.4 分包遥控特点 167

思考题 167

第7章 统一载波测控系统 168

7.1 引言 168

7.2 系统组成与工作原理 168

7.2.1 系统的基本组成 168

7.2.2 地面测控站的工作原理 170

7.3 统一载波测控系统举例 172

7.3.1 统一S波段系统的组成、工作原理 172

7.3.2 “阿波罗”统一S波段系统信号 175

7.4 统一载波测控系统的新发展 179

7.4.1 数字化中频锁相接收机 179

7.4.2 数字化综合基带 180

思考题 182

第8章 跟踪与数据中继卫星系统 183

8.1 概述 183

8.1.1 天基测控系统与中继卫星系统 183

8.1.2 中继卫星系统的发展 184

8.1.3 系统组成 185

8.1.4 系统特点 187

8.2 TDRSS的跟踪测轨技术 187

8.2.1 常规定轨方法 188

8.2 2 基于TDRSS信息的卫星自主定轨技术 188

8.2.3 测轨原理 189

8.3 TDRSS的数据中继 192

8.3.1 TDRSS信号调制技术 192

8.3.2 TDRSS通信链路与信号形式 194

8.4 TDRSS星间链路建立与信号捕获 197

8.4.1 天线捕获与角度跟踪 197

8.4.2 信号捕获与跟踪 198

8.5 TDRSS的应用 199

思考题 200

第9章 全球定位系统及其在航天测控中的应用 201

9.1 卫星导航定位系统概述 201

9.1.1 GPS系统 201

9.1.2 GLONASS系统 204

9.1.3 GALILEO系统 205

9.1.4 北斗卫星导航定位系统 205

9.2 GPS卫星信号 206

9.2.1 GPS卫星信号构成 206

9.2.2 GPS信号捕获与跟踪 207

9.3 GPS测量定位原理 210

9.3.1 伪距测量定位原理 211

9.3.2 伪距定位解算 212

9.3.3 载波相位测量定位 214

9.4 GPS相对定位 216

9.4.1 差分定位原理 217

9.4.2 伪距差分定位解算 218

9.5 航速测定与时间测定 221

9.5.1 航速的测定 221

9.5.2 利用GPS测定时间 223

9.6 全球定位系统在航天测控中的应用 223

9.6.1 星载GPS卫星轨道确定 223

9.6.2 基于GPS的卫星姿态测量 227

9.6.3 GPS在航天测控中的其他应用 229

思考题 231

第10章 测控新技术 232

10.1 深空航天器测控技术 232

10.1.1 深空测控技术 232

10.1.2 典型深空测控系统 233

10.2 小卫星与多星测控技术 235

10.3 自主测控技术 237

10.4 高级在轨系统 238

10.4.1 CPN结构与业务模型 238

10.4.2 CPN端—端业务 240

10.4.3 SLS及其业务 241

思考题 244

参考文献 245